Nieuwe toepassingen van een hybride systeem voor verwijdering en hergebruik van zware metalen in afvalwater

Verontreiniging van het milieu, in het bijzonder door gevaarlijke zware metalen en mineralen (Cu, Cr en Ni), is een belangrijk maatschappelijk probleem. Bij veel van deze stabiele, bioaccumulatieve elementen is het moeilijk hun veilige grenzen te bepalen. De verwijdering van giftige zware metaalionen, aanwezig in industrieel afvalwater, huishoudelijk afvalwater en kernafval, heeft veel aandacht gekregen in de laatste decennia vanwege hun neiging te accumuleren in levende organismen en  door hun schadelijke effecten op de natuurlijke hulpbronnen. Verwijderen van zware metaalionen uit afvalwater en drinkwater is van groot belang vanwege hun hoge toxiciteit. De algemene doelstelling van het project is de toepassing van goedkope hoogperformante adsorbentia uit afvalstoffen afkomstig van landbouwactiviteiten, om de dure conventionele methoden voor het verwijderen van zware metaalionen uit afvalwater te vervangen. Het onderzoeksproject zal een brede selectie van bijproducten uit de landbouw (stro, peulen van bonen, suikerriet bagasse) evalueren die als een mogelijk adsorbens dienen voor het verwijderen van zware metalen in het water. Allereerst zal de modificatie van landbouwafval worden bestudeerd, om de adsorptiecapaciteit van zware metaalionen te verbeteren door het introduceren van functionele groepen zoals carboxyl, hydroxyl, sulfhydryl, amino, fosfaat, sulfaat, thioether, fenol, carbonyl- en amide groepen. Deze groepen hebben affiniteit voor zware metaalionen en vormen metaalcomplexen of chelaten die leiden tot het verhogen van de kationische uitwisselingscapaciteit en de adsorptiecapaciteit. Vervolgens wordt er verwacht dat er wetenschappelijk inzicht wordt verworven in de verwijdering van zware metalen met deze materialen, in combinatie met filtratie. Dergelijke goedkope, hoogperformante materialen kunnen effectief worden gebruikt als een stand-alone technologie of in een hybride aanpak met andere technologieën zoals membraanfiltratie (nanofiltratie). Regeneratie van adsorptiemiddelen zou leiden tot zeer geconcentreerde metaaloplossingen (hoewel in relatief kleinere volumes); om deze fracties verder te behandelen, is een combinatie met andere technieken voorgesteld. Voor zware metalen zal pellet kristallisatie van oververzadigde oplossingen overwogen worden. Verbetering van de waterkwaliteit door gebruik te maken van agrarisch afval resulteert in lagere waterbehandelingskosten; betere sanitaire omstandigheden voor plattelandsbevolking met laag inkomen; het omzetten van ongewenste landbouwafval naar nuttige adsorbentia; het stimuleren van duurzame ontwikkeling, en de bescherming van het ecologisch systeem en de menselijke gezondheid. Zo is de toepassing van deze geavanceerde methoden belangrijk voor de bescherming van het milieu tegen secundaire verontreiniging van zware metalen door gebruikte adsorbentia, en de regeneratie van concentraat. Op deze manier worden geen secundaire afvalproducten geproduceerd en worden zware metalen teruggewonnen.